混凝土攪拌站粉料計量系統斗體開裂診斷與分析

張賀

（徐州徐工施維英機械有限公司，江蘇 徐州 221004）

0 前言

粉料計量系統（簡稱粉秤）作為混凝土攪拌站中的重要計量部件，其功能是將螺旋輸送機輸送的粉料稱量好后投放至粉料導料斗，再經粉料導料斗投放至攪拌主機內。粉秤斗體焊縫開裂現象在同行業攪拌站產品中普遍存在。其主要原因是粉秤計量的物料是水泥和粉煤灰等，這些物料非常容易吸收水汽而結塊，因此設計時必須在斗體上安裝振動電機，通過振動斗體，破壞水泥等物料的結塊或起拱狀態，保證下料順暢。根據振動電機的控制方式，振動電機在粉料投放至導料斗的過程中開啟。在生產過程中，常常因振機開啟頻繁等原因，導致粉料稱斗體焊縫開裂，引發產品質量問題。本文通過計量斗體開裂案例對其開裂原因進行分析，并找到處理辦法。

1 斗體開裂舉例

不同工地計量斗體開裂位置見圖 1～4。

圖 1 斗體板焊接處

圖 2 振動電機座處

圖 3 斗體頂部蓋板

圖 4 斗體板焊接處

2 原因分析

（1）從圖 1 中可以明顯看出，焊縫撕裂是導致斗體開裂的原因之一。

（2）通過對多個工地的深入了解，客戶啟動振機的方式是導致斗體開裂的原因之一，也是最直接的原因。振機的開啟方式共分為三種，第一種是手動開啟；第二種是按時間開啟；第三種是按流量開啟。控制系統設置三種振機的啟動方式，是為了方便客戶選擇。但是這三種方式中，如果用戶在任何工況下均采用第三種開啟方式，相當于生產時，無論下料是否順暢，每盤都啟動振機，而且開啟振機時斗體內物料相當少，這種情況很容易導致斗體開裂。

（3）對斗體進行模態分析，計算斗體前五階的固有頻率，對比振機的固有頻率，校驗結構在振機啟動時是否會發生共振現象。首先簡化斗體，將板件之間固結，電機簡化為質量點，連接折彎板（共三處）固定約束，簡化模型如圖 5。

圖 5 簡化模型

通過提取其固有頻率得出結果見圖 6。

圖 6 固有頻率

振機的固有頻率為 50Hz，而計算斗體前五階模態下的固有頻率結果與之相近的有 46.69Hz、49.942Hz、54.366Hz、55.389Hz。由于這幾個頻率值很接近，說明該結構對這一頻率范圍較敏感，振機開啟時，斗體非常容易發生共振。由于模型簡化和計算可能存在誤差，所以共振模態在這幾個中都有可能，圖 7～10 分別為二階到五階的模態圖。

圖 7 二階模態

圖 8 三階模態

圖 9 四階模態

圖 10 五階模態

由圖 7 看出，二階模態固有頻率為 46.692Hz，振動模態峰值在振機座周圍，由圖 8 和圖 9 可以看出，三階模態和四階模態的固有頻率分別為 49.942Hz 和54.366Hz 頻率下，振動模態峰值在斗體蓋板上，由圖10 可以看出，五階模態的固有頻率為 55.389Hz，振動模態峰值在振機座側面板上。通過這些結果不難理解圖1、圖 2、圖 3 及圖 4 所示的斗體開裂位置。

3 解決方案

（1）首先在斗體開裂處補板，在焊縫和板材撕裂處采用折彎板過渡、補救。

（2）目前控制系統默認設定為第二種振機開啟方式，在物料下料順暢的情況下，不需要啟動振機，當物料不能在規定的時間下完料時，采用延遲時間的方式啟動振機，這樣就避免了空斗體頻繁振動的情況，避免振機無謂啟動，降低斗體開裂幾率。

（3）最后通過改變傳感器的連接方式，由壓式稱改為拉式稱，從結構上改變斗體的固有頻率，避免發生共振。

4 總結

通過各個工地反饋的斗體開裂質量問題，雖然找到了暫時的解決辦法，但是影響客戶對產品的滿意度，因此要從廠內各個環節嚴格控制導致斗體開裂的因素。首先從設計上盡量避開振機的固有頻率，以免發生共振導致斗體開裂；其次加強對車間焊接質量的管控，并且設計上斗體由單面焊改為雙面焊；最后規范振機的啟動方式，通過控制系統將振機啟動方式默認設置為按時間啟動，并且在說明書中加以強調，告知用戶。